2009年10月2
一个新的陶瓷材料在本周出版的《科学》杂志上描述可以帮助扩大固体氧化物燃料电池的应用程序——发电的设备直接从范围广泛的液体或气体燃料,而不需欧洲杯线上买球要单独的氢。
佐治亚理工学院的研究人员梅林Liu Mingfei Liu Lei杨和凯文模拟金属检查他们的新燃料电池材料的样本。
尽管长期耐久性的新混合离子导体材料仍然必须证明,其发展可以解决两个固体氧化物燃料电池面临的最棘手的问题:宽容的硫燃料和碳累积阻力称为炼焦。新材料还可以使固体氧化物燃料电池,它将燃料转化为电能更有效地比其他燃料电池,在较低温度下操作,可能降低材料和制造成本。
“这种材料的发展表明,我们可以有一个更昂贵的固体氧化物燃料电池,它可以更紧凑,这会增加潜在应用的范围,”梅林Liu表示摄政的材料科学与工程学院教授欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球乔治亚理工学院。“这种新材料可能会让肮脏的碳氢化合物燃料的燃料电池运行而不需要清洗和供应水。”
这项研究是由美国能源部的基本能源科学催化科学项目。欧洲杯线上买球
像所有的燃料电池、固体氧化物燃料电池(sofc)使用一个电化学过程由氧化燃料发电。顾名思义,固体氧化物燃料电池使用陶瓷电解质,材料被称为yttria-stabilized氧化锆(YSZ)。
燃料电池的阳极使用YSZ复合组成和金属镍。这对燃料氧化阳极提供了优秀的催化活性,良好的导电性收集当前生成和兼容电池的电解质——这也是YSZ。
但是材料有三个重要的缺点:即使少量的硫燃料“毒药”阳极效率大大降低,碳氢化合物燃料的使用创造碳堆积堵塞阳极,因为YSZ有限电导率在低温固体氧化物燃料电池必须在高温下运行。
因此,燃料用于sofc,如天然气或丙烷,必须净化去除硫,这就增加了成本。水以蒸汽的形式也必须提供给一个改革者,碳氢化合物转化为氢气和一氧化碳在美联储之前的燃料电池,增加了整个系统的复杂度和减少能源效率。和高温操作意味着细胞必须从昂贵的特殊材料制造,使固体氧化物燃料电池太贵了对于许多应用程序。欧洲杯足球竞彩
乔治亚理工大学开发的新材料解决所有三种阳极问题。称为BZCYYb速记的复杂成分,材料容忍硫化氢浓度高达50比较,百万之不积累碳,可以有效地在温度低至500摄氏度。
BZCYYb (Barium-Zirconium-Cerium-Yttrium-Ytterbium氧化物)材料可用于多种方式:作为一个在传统Ni-YSZ阳极涂层,作为替代的YSZ阳极和代替整个YSZ电解质系统。刘认为,前两个选项更可行。
到目前为止,新材料提供了稳定性能长达1000小时的操作在一个小实验室固体氧化物燃料电池中。在商业上可行,然而,材料必须证明在操作长达五年——商业SOFC的预期寿命。
“我们没有看到任何问题之前制造或者其他问题可能防止扩大,”刘说。使用标准的固态反应所产生的“材料和很简单。”
研究者还不了解他们的新材料抗硫和碳失活,但推测它可能提供增强的催化活性硫氧化裂解和重整碳氢化合物。
除硫和抵抗炼焦的宽容,BZCYYb材料的电导率较低温度也可能为固体氧化物燃料电池提供一个显著的优势。
“如果我们能降低操作温度500或600摄氏度,这将允许我们使用更便宜的金属互联,”刘说。“让温度下降到300到400度可以允许使用更少的昂贵的包装材料,这将大大降低系统的成本。”欧洲杯足球竞彩
超出其使用燃料电池,刘和他的团队研发的材料——还包括Lei杨侍童,凯文•布林材质Mingfei刘,刘泽哲程,也可以用于燃料改革来养活其他类型的燃料电池。
尽管固体氧化物燃料电池技术目前不成熟比其他类型的燃料电池,刘认为,固体氧化物燃料电池将最终胜出,因为他们不需要铂等贵金属及其效率可以更高——高达80%热电联产使用废热。
“固体氧化物燃料电池提供能源效率高,潜在的直接利用所有类型的燃料包括可再生生物燃料和降低成本的可能性,因为他们不使用任何贵金属,”刘说。“我们正在努力降低固体氧化物燃料电池的成本,使它们可行的在许多新的应用程序,这新材料带给我们更接近这样做。”